单面焊双面成型的焊接质量研究

时间：2024-05-22

武守辉* 李春生

（1.黄河交通学院 2.武陟县鑫炫热源安装有限公司）

0 前言

单面焊双面成型技术是指从焊件坡口的正面进行焊接，实现正面和背面焊道同时形成致密均匀焊缝的操作工艺方法[1]。在焊接过程中，只需要在坡口根部进行组装定位时，按照焊接时的不同操作手法留出不同的间隙，从而对坡口的正面进行焊接，就能在坡口的正、背两面得到均匀整齐、成型良好、符合质量要求的焊缝[2]，该技术方法可以极大地提高焊接的效率。而且凭借焊接接头强度高、质量好、安全可靠等特点，单面焊双面成型技术被广泛应用在管道、压力容器、船舶等领域。

1 单面焊双面成型的方法

1.1 单面焊双面成型焊接方法

手工钨极氩弧焊是一种非熔化极气体保护焊的方法，又称为TIG 焊。这种技术是通过焊件与钨极之间产生的高温电弧来熔化母材和填充焊丝从而对焊件进行焊接。在焊接的过程中，电极、钨极熔池邻近区域以及填充焊丝的端部均处在氩气保护中，从而形成符合工艺要求的焊接接头[3]。

焊条电弧焊是手工操作焊条进行焊接的方法。该方法是通过焊件与焊条之间产生稳定燃烧的电弧，将焊条和焊件之间熔化而得到连接致密的焊接接头。在焊接过程中，由于电弧将焊条上的药皮不断融化、分解并生成气体，进而使焊条端部、熔池及附近区域内的熔化金属被有效地保护起来，避免被融化的金属与大气反应而产生有害污染。焊条芯也在电弧热的作用下不断融化，进入熔池，成为焊缝的填充金属[4]。

1.2 单面焊双面成型常见缺陷

（1）构造缺陷主要为焊缝尺寸及角变形焊缝尺寸不符合要求，例如错边量、焊缝宽度差、焊缝余高差不符合要求等。

（2）工艺缺陷主要包括咬边、焊瘤、烧穿、未焊透、未熔合等。

（3）单面焊双面成型技术常见的冶金缺陷有气孔、冷缩孔、夹渣、夹钨、冷裂纹、热裂纹、再热裂纹等。

2 焊接试验及方法

2.1 焊接试验

焊接试样如图1 所示[5]，母材选用Q235 的低碳钢板，厚度为6 mm，根据现场条件选择氧-乙炔气割方法下料。试件长度为350 mm，宽度为150 mm，然后刨削加工成单边V 形坡口。单边坡口的角度为30°，坡口面保持平直，试件表面平整且没有变形，钝边为1 mm。焊接前使用砂纸将坡口及正、反两侧20 mm 范围内的铁锈、油污、氧化物等污渍清除，使其表面呈现金属光泽，并将所需钝边锉好。

图1 试件坡口加工图（单位：mm）

2.2 焊接工艺

焊接参数包括焊接电流、电弧电压、焊丝直径、焊接速度以及焊件厚度，焊接参数选择对焊接工艺是至关重要的，结合焊接经验进行焊接参数选择并采用试验验证。

2.3 焊接接头检验

焊接接头质量检测按照检验方法不同可以分为破坏性试验和非破坏性检验。

破坏性试验包括力学性能试验、化学分析、腐蚀试验、金相检验、焊接性试验等；非破坏性检验包括无损探伤检验（射线探伤、磁粉检测、超声波探伤、着色检测）、表面观察、密封检验、耐压检验等[6]。

（1）采用超声波无损探伤检测方法对焊接接头进行检测。超声波探伤应按照GB/T 29712—2013《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》标准进行检测[7]。采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验，对整个焊缝截面进行探测。可在焊缝两侧边缘使探头与焊缝中心线呈10°～20°做斜平行扫查。

（2）拉伸试验可用于评定焊缝或焊接接头的强度和塑性性能。抗拉强度和屈服强度的差值能很好地说明焊缝或焊接接头的塑形储备量。焊接接头按GB/T 2651—2008《焊接接头拉伸试验方法》标准进行拉伸检测。

3 单面焊双面成型焊接质量差的防止措施

3.1 焊接前准备

单面焊双面成型的焊前准备要求较高，否则将影响焊缝的质量。在焊接前，首先要测试焊接的稳定性并确保工艺参数符合要求，再进行焊接。使用焊条前要对其进行烘干处理，同时放在保温桶内进行保温。并且仔细检查焊条的药皮是否开裂以及焊芯是否生锈等。同时对工件应进行适当的坡口处理，并清理干净坡口正、反两侧的铁锈、油污等杂质，使坡口呈现出金属光泽。装配尺寸要根据坡口的形式大小来选择，装配调整好以后要留有适当的反变形量。施焊前要严格要求焊工认真按照操作规章制度进行焊前准备，保证焊接质量以及焊接安全。